日冕中的雨滴：自適應光學系統展現了太陽大氣的驚人細節

太陽的外層大氣「日冕」因其極端高溫、劇烈爆發以及高聳的日珥而長久以來讓科學家著迷。日冕只能在日全食期間看見，且因地球湍流大氣的干擾而顯得模糊，使得它始終令人感到難以捉摸。

多虧了一套名為Cona的突破性自適應光學（Adaptive Optics，AO）系統，安裝於美國加州大熊湖太陽天文台（BBSO）由新澤西理工學院（NJIT）所屬的太陽─地球研究中心（CSTR）營運的1.6公尺古德太陽望遠鏡（GST）上，科學家如今能以前所未有的方式觀察太陽。我們現在得以一窺太陽日冕層最清晰的畫面，從傾瀉而下的日冕雨，到不曾觀察到的電漿流。

史上最清晰的日冕雨觀測畫面

▲ 電漿沿著太陽磁力線落下，形成所謂的日冕雨。（Source：Schmidt et al./NJIT/NSO/AURA/NSF，下同）

其中一幕最為震撼的畫面，是目前最清晰的日冕雨。日冕雨是冷卻中的電漿細絲，有些甚至窄於20公里。日冕雨的形成，是因太陽日冕中的高溫電漿冷卻並凝結而成。類似地球上的雨滴，這些日冕雨也會受到重力牽引，落回太陽表面。但與地球的雨不同的是，它們不會沿著最直接的直線下墜。由於電漿帶有電荷，它們會沿著太陽的磁場線運動，在回落過程中呈現弧形與環狀。

前所未見的電漿球

▲ 一道稱為電漿球（plasmoid）的電漿流從日冕弧系統前方穿越。

這些極其細緻的太陽觀測畫面還揭示了一項從未被觀測到的現象──一條精細結構的電漿流快速生成與崩解，這就是所謂的電漿球（plasmoid）。縮時攝影中顯示，一顆電漿球以每秒近100公里的速度穿越太陽表面。這可能是有史以來第一次觀測到電漿球。「這些絕對是目前最細緻的觀測畫面，顯示了過去從未見過的結構，而我們還無法確定它們到底是什麼，」研究共同作者、NJIT太陽─地球研究中心教授Vasyl Yurchyshyn表示。

驚人的太陽日珥

▲ 左側為太陽日珥，右側為落下的日冕雨。

▲ 一段精彩畫面展現一條太陽日珥隨著太陽磁場起舞並扭轉。

太陽表面看起來柔軟蓬鬆的樣貌，來自一種稱為細噴流（spicules）的短暫電漿噴射現象，其起源至今仍是科學辯論的焦點。太陽日珥是由電漿形成的大型弧形結構，這些高溫氣體主要由氫與氦組成。它們固定在太陽表面最內層可見的大氣光球層中，並延伸至遙遠的日冕。但科學家仍無法準確說明它們最初是如何形成的。

太陽天文學的未來一片光明

這些嶄新且經改良後的太陽日冕觀測畫面不僅提供了藝術影像，更開啟了前所未有的研究機會。全新的日冕自適應光學系統填補了長達數十年的技術空白，帶來解析度高達63公里的日冕影像，這是1.6公尺古德太陽望遠鏡的理論極限。透過捕捉冷電漿的細微結構與運動，科學家逐步逼近太陽最大謎團之一：為什麼日冕的溫度會比太陽表面高出數百萬度？這些更清晰的觀測畫面也有助於我們理解細絲噴發與日冕物質拋射（CME）等現象。這些強烈的電漿爆發會驅動太空天氣、干擾電子設備，並點亮天空中的絢爛極光。

科學家希望能將這項技術應用於更大型的望遠鏡上，包括位於夏威夷、擁有4公尺鏡面的井上建太陽望遠鏡（Daniel K. Inouye Solar Telescope），以便更深入探索太陽外層大氣。這一項改變遊戲規則的關鍵技術標誌著太陽天文學邁入新紀元，未來數年甚至數十年內將帶來更多嶄新發現。

這項研究成果已於5月27日發表於《自然》期刊。